A review of Baosteel's development of steel for oil and natural gas

The development of oil and natural gas steel products at Baosteel over the past two decades is reviewed in this paper. After years of researching and developing steel products that are used in the energy industry such as drilling, exploitation, collection, transportation, and the storage of oil and natural gas, the system of composition and manufacturing techniques for Baosteel＇ s oil and natural gas steel products have been established. The oil and natural gas steel products of Baosteel consist of two major categories： the oil country tubular goods（OCTG） used underground, and the pipes used for pipeline construction on the ground. Currently, the product quality has maintained stability, and the related products have been extensively used worldwide for the exploration and transportation of oil and natural gas.

岩溶强烈发育地区桥梁桩基溶洞处理方法

以深圳市某轨道交通工程为工程背景,采用地质钻探与物探结合的方法,探明高架区间岩溶发育规模和空间形态,并分类制定充填法、注浆法及钢护筒跟进法等溶洞处理方法。通过岩溶处理检测及桩基检测结果论证所制定的岩溶处理方案安全可靠,在深圳地区可以推广运用,望能为同类工程提供借鉴。

高酸性腐蚀气田用镍基合金油套管的开发

镍基合金油套管是涉及国家能源安全的重要产品,其合金含量高达80%以上,主要用于地质结构复杂、高温高压、高腐蚀性的特大型海相天然气田的开采开发。其因服役条件恶劣、制造工序复杂、生产难度大、产品质量要求苛刻等,被誉为油井管中技术含金量最高的产品。总结了镍基合金油套管产品的技术特点和质量要求,介绍了宝山钢铁股份有限公司开发的镍基合金油套管产品的质量和性能,并运用XPS、TEM等微观分析手段分析了产品高抗H2S、CO2、Cl-、单质S等的耐蚀行为和机理。

油套管螺纹连接抗粘扣技术的研究现状及展望

螺纹粘扣作为油套管中最常见的失效形式 ,一直是国内外冶金和石油系统的研究重点。对油套管粘扣现象作了简单的解释 ,通过对国际上近 2 0年来油套管螺纹连接抗粘扣技术研究情况的分析总结 ,归纳了各种关于管螺纹粘扣失效的机理研究、管螺纹参数优化及其检测研究、螺纹脂和螺纹镀层的研究、油套管特殊螺纹连接的研究、油套管上卸扣的操作规范的研究 ,介绍了其主要研究成果 ,指出存在的问题 。

油套管表面防护技术的研究现状与展望

综述了油套管表面防护技术的研究现状,介绍了油(气)田开发过程中油套管的腐蚀特征、腐蚀类型以及力学和服役环境条件对油套管的基本要求,分析了表面涂镀层工艺、激光表面强化工艺及表面合金化工艺等表面技术的特点及其在油套管表面防护中的应用,提出采用热渗镀技术在油套管表面制备镍基合金层以应对严酷服役条件的新工艺。展望了油套管表面技术新思路和方法。

650℃第三代超超临界锅炉管候选钢种的化学成分研究现状

据最新统计数据,截至2016年底,我国火力发电量占总发电量的71.60%,火力发电的装机容量占总发电装机容量的64.04%。在总发电量中,水力发电量占比不足20%,核能、风能和太阳能发电量之和占比不足10%,因此,火力发电仍然是我国电力能源的支柱。然而,随着人们环保意识的日益加强,低效率、高排放、重污染的传统发电技术已不能满足发电产业健康、可持续发展的需要。超超临界发电技术作为一种高效率、低排放、低污染的新型先进发电技术,其应用将日益广泛。在工程热力学中,水的临界点参数是22.115 MPa和374.15℃,在此参数之上为均匀的单相流体水,这种状态称为超临界状态,在此参数之上运行的机组称为超临界机组。超超临界在物理上并没有明确的对应参数点,对于超超临界机组,各国并没有统一的定义,国内普遍认为当蒸汽压力不小于27 MPa或温度不低于580℃时,即可称为超超临界机组。650℃超超临界技术是目前我国和世界发达国家竞相研究和发展的先进燃煤发电技术,其主蒸汽温度高达650℃、主蒸汽压力高达35MPa,该技术的关键是主蒸汽锅炉管用钢的研发,要求钢种能够承受650℃、35 MPa主蒸汽的高温、高压和腐蚀作用,其研究焦点集中在化学成分的设计上。目前日本和中国已分别独立开发出了各自的成分体系,并研制出了原型钢。日本国立物质材料研究所(简称NIMS)开发出了9Cr-3W-3CoVNbBN钢(代号为MARBN),日本新日铁住金公司开发出了9Cr-3W-3CoNdVNbBN钢(代号为SAVE12AD),我国钢铁研究总院和宝钢开发出了9Cr-2.8W-3CoCuVNbBN钢(代号为G115)。但以上三种钢的工艺性能和使用性能仍处于试验评价阶段,配套焊材和焊接技术也还在研发中。从世界范围看,650℃超超临界锅炉管已有多个不同成分体系的候选钢种,但不同钢种之间的成分差别较大,各开发者对不同化学元素作用的认识也不尽相同,究竟哪一种成分体系是最佳选择并没有明确的定论。本文综述了目前世界上关于650℃超超临界锅炉管候选钢种化学成分的研究现状,分析了钢中化学元素B、N、C、W、Ta、Nd、Co等的作用机理,阐述了化学元素对基体组织、碳化物和高温蠕变性能等的影响。针对650℃超超临界锅炉管用钢的关键技术瓶颈——配套焊材和焊接技术,从焊接性能的角度指出焊材化学成分设计应与管材基体化学成分有益配合,避免二者微量元素的不良结合引起焊接性能劣化,明确了焊材开发中应注意的问题。

苏里格气田致密砂岩气藏多层分压开采面临的难题及对策

鄂尔多斯盆地苏里格气田发育二叠系山西组、石盒子组等多套含气层系,具有“一井多层、单层低产、横向非均质性强、渗透率低、压力低、丰度低”等特征,是典型的致密砂岩气藏。虽然历经多年的勘探开发,对该气田的地质认识不断深化,工艺技术创新发展和技术思路不断完善推动了该气田的规模上产,但随着勘探开发工作的持续推进,储层条件更加复杂,对多层分压开采技术提效降本提出了新的挑战。为此,在回顾总结苏里格气田多层连续分压开采技术发展历程的基础上,首先分析总结了攻关取得的认识与启示,认为目前已形成的机械封隔器分压和套管滑套分压两套主体分压技术是经济有效开发该气田的关键技术,压裂作业效率提高1倍以上,应用效果良好。进而把该气田开发面临的技术挑战归纳为“多层动用不充分、钻采工艺不满足气井全生命周期效益开发需要、分压工艺难以兼顾上古生界与下古生界气藏叠合开发需要”。最后结合苏里格气田的开发形势,探讨了解决上述难题的对策以及气藏多层分压开采技术的发展方向:①加强与井网匹配研究,提高储量动用程度及最终采收率;②优选改造层位,优化分压技术,提升多层动用开发效益;③系统优化钻采工艺技术,建立全生命周期小井眼提效降本新模式;④攻关适应于上、下古生界储层分压合求技术,以满足上、下古生界气藏叠合开发的需求。

油套管特殊螺纹的发展

叙述了油套管特殊螺纹的发展历史与现状;详述国内外主要特殊螺纹生产企业及其螺纹类型;介绍了油套管特殊螺纹的研究方法和市场前景;分析推广特殊螺纹市场时的不利因素,并对特殊螺纹的发展提出建议:我国螺纹研发企业应立足国内市场,扩大供货规格和钢级,产品先在国内地质环境复杂区块应用;而对于国外市场、应先以中亚、非洲、东南亚等地区的区域型油田公司为目标市场,提高产品质量和服务水平,逐渐提升市场地位,为进入国际特殊螺纹高端市场积累技术和市场经验。

连续油管性能研究与产品开发

在研究分析连续油管材料主要特点和使用要求的基础上,采用C-Si-Mn-Cr-Mo-Nb合金系高强度低碳微合金钢,通过ERW制管技术和热处理技术,开发出了满足API 5C7标准要求的CT80钢级φ31.75 mm×3.175 mm连续油管产品。理化性能检测结果表明:管体纵向屈服强度平均583MPa,抗拉强度703 MPa,延伸率约29.5%;内压为34.47 MPa时疲劳循环次数达到615次,优于国外同类产品;管体及焊缝抗HIC性能良好,裂纹长度率(CLR)、裂纹厚度率(CTR)和裂纹敏感率(CSR)均为零。

特殊螺纹密封脂的研究及其在石油专用管中的应用

以前对螺纹脂的要求，只是润滑性和密封性，现在还要求对环境无污染。目前，就是按APIRP5A3生产的产品，虽然对环境的污染减轻了，但润滑性和密封性不能令人满意。石油管材研究中心和美国TubemastersS．A公司合作开发的CATTS101，是以特殊的厌氧胶为基体，无铅、无重金属、无毒、无非生物降解成份的特殊螺纹密封脂。经全尺寸油套管评价试验和气密封试验，CATTS101螺纹脂具有与API螺纹脂相同的润滑性和抗粘扣性，气密封性则优于API螺纹脂。所以，CATTS101与API圆螺纹和偏梯形螺纹配合使用，可部分代替特殊扣的使用。

油管接头台阶密封面的接触压力及密封性能

锥形油管螺纹接头在拧紧过程中如何保证其密封性能,是目前工程实践中的难点问题之一。以具有台阶密封面结构的锥形油套管接头为研究对象,通过对内外螺纹受力与变形分析和相互啮合时所满足的变形协调方程和位移方程,在弹性范围内建立了能够计算锥形油套管接头拧紧时台阶密封面上接触压力的计算模型。利用粗糙密封表面微观接触分析方法,以某一具体的API锥螺纹接头为例,计算模拟了螺纹拧紧圈数和初始间隙对台阶密封面上接触压力及密封性能的影响规律,获得了相应的变化曲线,并对这些曲线进行了分析。此研究有助于实际应用中合理确定油管接头拧紧圈数,为确保实现良好密封提供理论依据。

APIL80套管的膨胀性能试验研究

可膨胀管膨胀性能的好坏是决定膨胀作业能否成功的关键。以APIL80套管为研究对象,进行了套管径向膨胀20.5%和25.5%的膨胀试验,对套管膨胀前后的几何精度和力学性能变化进行了对比研究。试验研究结果表明,膨胀改变了套管的力学性能,使其强度和硬度增加,而塑性降低,但套管在膨胀后仍具有较大的塑性变形空间,在膨胀后的使用中不会出现脆性开裂,同时表明套管膨胀后的相关指标满足API标准,说明L80套管是适合于膨胀的。膨胀试验研究对于可膨胀管的研究开发及制造具有重要指导意义。

多元磷酸酯酸洗缓蚀剂的合成与应用

文章评价了目前各类缓蚀剂在石油和天然气的钻采及输油气管道工程中所发挥的重要作用,简述了近年来绿色缓蚀剂的发展趋势,介绍了以多元醇和多聚磷酸为主要原料合成新型多元磷酸酯酸洗缓蚀剂的方法,及经过大量实验得出的合成新型多元磷酸酯缓蚀剂的最佳条件。针对输油气管道的作业环境,文章介绍了采用挂片实验对新型缓蚀剂在强酸性条件下的缓蚀效果进行评价的方法。文章还根据多元磷酸酯的缓蚀机理讨论了协同效应对其缓蚀效果的影响,并总结了多元磷酸酯酸洗缓蚀剂的优势,提出了改进其缓蚀效果的设想。

套管柱和注汽管柱热弹性力学分析

结合固井和热采过程，分析了套管和注汽管柱在井内的受力状态，导出了注汽过程中套管和注汽管柱内各种应力的计算公式，给出了套管和注汽管柱强度校核方法。

酸性环境用油气专用无缝钢管的研发现状

采用抗H_2S应力腐蚀开裂无缝钢管是酸性油气田开发的关键之一。国内外主要钢管企业对酸性油气田专用无缝钢管进行了研究和开发。本文重点介绍了宝钢、天津钢管、衡阳华菱、新日铁住金、JFE等企业酸性环境用油气田专用无缝钢管的品种规格、钢种成分和性能的研发现状。

温度、氯离子和铬元素对J55油套管钢钝化膜半导体性能的影响

利用电容测量法及电化学阻抗谱技术研究了温度、氯离子浓度和铬元素对目前广泛使用的J55油套管钢在模拟土壤环境中所成钝化膜半导体性能的影响.结果表明:钝化膜呈现n型半导体特性,随着成膜温度的升高、铬元素的加入和氯离子浓度的增加,Mott-Schottky曲线直线部分的斜率减小,表明膜内杂质密度增加.阻抗谱结果表明:在同一温度下,离子在膜内的传递电阻R1随着氯离子浓度增加而减小,膜内的扩散系数YW增加;同一氯离子浓度下,随着成膜温度的升高,扩散系数YW减小.表明温度升高、溶液中氯离子浓度的增加以及铬元素的加入会使钝化膜对J55油套管钢基体的保护作用减弱.

C90-1级耐腐蚀石油套管用钢25CrMoTi的开发

通过100 t DC电弧炉-LF-VD-5流260 mm×340 mm连铸-轧制流程开发了石油套管(φ139.7 mm×7.72 mm)用钢25CrMoTi(/%:0.23～0.29C、0.15～0.35Si、0.50～0.70Mn、0.015～0.035Ti、≤0.015P、≤0.003S、0.50～0.70Cr、0.25～0.35Mo、0.010～0.025Alt)。通过电弧炉配加50%铁水,控制钢中有害元素As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.035%,高碱度渣(CaO)/(SiO_2)=4精炼,控制[S]≤0.002%,VD真空处理后喂Ti线,并进行钙处理,控制Ca/S为1.5～2.0,连铸全程保护浇铸,采用结晶器和末端电磁搅拌,管坯中心疏松为1.0级,一般疏松、中心偏析为0.5级,各类非金属夹杂物≤0.5级。在H_2S饱和溶液中720 h的应力腐蚀试验后钢管表面无裂纹,满足C90-1石油套管的使用要求。

油套管特殊螺纹接头连接技术的研究现状及展望

特殊螺纹油、套管是一种具有较高技术附加值的钢管产品,其制造技术近年来成为我国钢铁企业研究的重点。介绍了特殊螺纹油、套管的发展历史,归纳了目前占市场主导地位的特殊螺纹油、套管生产厂家及生产的主要扣型。对国际上研究、开发特殊螺纹接头的方法进行了分析总结,并介绍了主要研究成果。在此基础上,指出了我国特殊螺纹接头研究、开发过程中所存在的主要问题,并结合自主开发特殊螺纹的经验,提出了几点改进建议。

石油管材专业标准化进展

阐述了技术标准对石油管工程发展所起到的重要作用,介绍了近几年石油管材标准化工作通过采取措施加强管理所取得的显著成绩,总结了经验,并提出了石油管材标准化今后的工作重点。

废弃阴极射线管玻璃在混凝土中的应用研究

从废CRT玻璃的掺量和粒径、矿物掺合料等几个方面研究了其对混凝土的工作性能、力学性能、耐久性、金属铅浸出值的大小和防辐射性能的影响,分析了CRT废玻璃作为骨料在混凝土发展过程中存在的问题,提出了将CRT废玻璃磨细代替一部分骨料,并掺加相应的重骨料应用于自密实混凝土中的思路。